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催化劑用量對(duì)合成固化劑的影響
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-6-22 12:09:53 |
本文介紹催化劑用量對(duì)合成固化劑的影響。
催化劑用量對(duì)合成固化劑的影響實(shí)驗(yàn)表明，添加催化劑的量對(duì)其作用時(shí)間及去游離效果影響很大。催化劑用量對(duì)作用時(shí)間影響很大，用量過(guò)高和過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致合成失敗。催化劑用量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)無(wú)法完成，而用量過(guò)高則會(huì)出現(xiàn)凝膠的現(xiàn)象。
在化學(xué)反應(yīng)里能改變反應(yīng)物化學(xué)反應(yīng)速率（提高或降低）而不改變化學(xué)平衡，且本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒(méi)有發(fā)生改變的物質(zhì)叫催化劑（固體催化劑也叫觸媒）。
催化劑種類繁多，按狀態(tài)可分為液體催化劑和固體催化劑;按反應(yīng)體系的相態(tài)分為均相催化劑和多相催化劑，均相催化劑有酸、堿、可溶性過(guò)渡金屬化合物和過(guò)氧化物催化劑。
胺類催化劑用量增加有利于去除游離單體，但其不僅促進(jìn)單體三聚。也增加了羥基和氨基甲酸酯基對(duì)TDI的反應(yīng)活性，并引發(fā)進(jìn)一步的聚脲反應(yīng)及其他副反應(yīng)。
合成固化劑的終點(diǎn)控制是以NCO為指示的，催化劑除了促進(jìn)三聚反應(yīng)降低NCO外，為還會(huì)通過(guò)其他反應(yīng)降低NCO，且不一定只針對(duì)TDI單體。因此過(guò)多的催化劑引入對(duì)降低游離TDI反而適得其反。
催化劑用量過(guò)少時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的高溫反應(yīng)會(huì)鈍化催化劑令反應(yīng)不能完成。催化劑用量較低時(shí)，即使完成了反應(yīng)也沒(méi)有很好的去游離效果，如固化劑F。
催化劑用量對(duì)固化劑性能的影響：固化劑合成反應(yīng)催化劑用量是有一定范圍的，前面的7組實(shí)驗(yàn)中A和G組催化劑用量在使用范圍外沒(méi)有完成反應(yīng)。在使用范圍內(nèi)，催化劑用量不同也會(huì)對(duì)最終制品的性能造成影響。表3-2反映了催化劑對(duì)固化劑儲(chǔ)存期及粘度影響。
固化劑合成過(guò)程中的副反應(yīng)隨著催化劑用量的增加而增加，因此B、C的粘度也較大。催化劑也可催化溶劑中的O2氧化TDI及其與三羥的加成物，因此色度也隨催化劑用量的增加而增加。
催化劑的存在對(duì)于固化劑的儲(chǔ)存穩(wěn)定性也有不利影響，B和C的儲(chǔ)存期明顯低于其他組固化劑。固化劑F粘度、色度較高是由長(zhǎng)時(shí)間加熱引起大量副反應(yīng)和氧化反應(yīng)造成的。
從微觀上分析，催化劑用量對(duì)其分子量分別也有很大影響。聚乙二醇作內(nèi)標(biāo)物的凝膠色譜檢測(cè)不同催化劑用量的固化劑分子量分布情況，橫坐標(biāo)代表分子量（從左向右分子量依次下降）。
二乙基甲苯二胺(DETDA)是隨著聚氨酯的發(fā)展,于80年代初工業(yè)化并大量使用的一種位阻芳香二胺擴(kuò)鏈劑,為低粘度、無(wú)毒、無(wú)味的液體。用于聚氨酯中,可提高制品強(qiáng)度和耐水解性,使制品生產(chǎn)率大大提高,并使大尺寸、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的聚氨酯制品工業(yè)化成為可能。detda與異氰酸醋較快的反應(yīng)速度還特別適用于無(wú)溶劑、快固型涂料。此外,還可作為環(huán)氧、醇酸樹(shù)脂固化劑,橡膠油類抗氧劑、染料、農(nóng)藥中間體,是一種很有前途的化工新產(chǎn)品。
通常聚氨酯固化劑的平均分子量在600~1000之間。從催化劑用量過(guò)高引起過(guò)多副反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)大分子，所以B和C粘度過(guò)高，且分布很寬。固化劑E由于反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)導(dǎo)致分子量分布變寬。F的作用時(shí)間更長(zhǎng)，產(chǎn)生了大量副反應(yīng)也出現(xiàn)了許多大分子，并使分子量分布很寬。固化劑較為合適，主要分子量分布在630~800之間，該區(qū)域的聚合度為6~7。
催化劑用量對(duì)漆膜性能的影響。固化劑只有與羥基樹(shù)脂固化形成漆膜，才能體現(xiàn)其使用價(jià)值，因此研究催化劑對(duì)固化劑的影響離不開(kāi)配漆。實(shí)驗(yàn)中采用的主漆為醇酸樹(shù)脂，其與固化劑混合泳溶劑稀釋，采用噴涂的形式形成漆膜。溶劑為醋酸丁酯，二甲苯和環(huán)己酮的混合溶液。
大量催化劑會(huì)導(dǎo)致漆膜硬度、機(jī)械沖擊性和柔韌性下降，催化劑也是涂料老化的重要誘發(fā)因素之一。催化劑用量過(guò)少則不會(huì)明顯的影響漆膜性能，且耐老化時(shí)間有所增加。
聚氨酯漆膜的干性與涂料整體的酸性有關(guān)，終止劑磷酸用量是隨催化劑用量提高而增加的，因此B、C的酸值較高，在酸值高使漆膜表干過(guò)快，影響了實(shí)干速度。因此E和F的實(shí)干速度最快。
在涂料固化劑生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)將催化劑用量控制在一定范圍。降低催化劑使用量以求提高產(chǎn)品儲(chǔ)存期的做法應(yīng)在一定范圍內(nèi)進(jìn)行，以免使得其反。過(guò)于追求生產(chǎn)率，大量增加催化劑用量的作法也是不科學(xué)的。
聚氨酯固化劑的種類成百上千，且在不斷增加，因此僅以上述實(shí)驗(yàn)為代表研究固化劑生產(chǎn)中使用催化劑的一般規(guī)律。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該結(jié)合生產(chǎn)設(shè)備、單位時(shí)間生產(chǎn)率以及產(chǎn)品質(zhì)量等多方面因素確定生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)短，在允許的條件下盡量少使用催化劑。
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